(57)【要約】【課題】活性層を含む部分から厚さ方向と垂直な方向に向けて集中的に高輝度な光を出射可能な半導体発光素子を提供すること。【解決手段】基板１と、基板１上に積層されたｎ−ＧａＮ層２、活性層５、およびｐ−ＩｎＧａＮ層６とを備えており、活性層５には、ＩｎＧａＮが含まれている半導体発光素子Ａであって、ｐ−ＩｎＧａＮ層６は、ｐ型不純物がドープされており、かつその組成がＩｎxＧａ(1-x)Ｎ（０＜ｘ＜１）とされており、ｐ−ＩｎＧａＮ層６と活性層５とは、直接接している。【選択図】  図１
2007258528.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
上記基板上に積層されたｎ型半導体層、活性層、およびｐ型半導体層とを備えており、
上記活性層には、ＩｎＧａＮが含まれている半導体発光素子であって、
上記ｐ型半導体層は、その組成がＩｎxＧａ(1-x)Ｎ（０＜ｘ＜１）とされており、
上記ｐ型半導体層と上記活性層とは、直接接していることを特徴とする、半導体発光素子。
【請求項２】
上記ｐ型半導体層のうち、上記活性層と接している面と反対側に位置する面には、ｐ側電極が形成されている、請求項１に記載の半導体発光素子。
【請求項３】
上記ｐ型半導体層は、その組成がＩｎxＧａ(1-x)Ｎ（ｘ≧０．０２）とされている、請求項１または２に記載の半導体発光素子。
【請求項４】
上記活性層と上記ｎ型半導体層との間には、ｎ型不純物がドープされており、かつその組成がＩｎyＧａ(1-y)Ｎ（０＜ｙ＜１）とされたｎ−ＩｎＧａＮガイド層が介在している、請求項１ないし３のいずれかに記載の半導体発光素子。
【請求項５】
上記ｎ−ＩｎＧａＮガイド層は、その組成がＩｎyＧａ(1-y)Ｎ（ｙ≧０．０２）とされている、請求項４に記載の半導体発光素子。
【請求項６】
上記ｎ−ＩｎＧａＮガイド層と上記ｎ型半導体層との間には、ｎ型不純物がドープされており、かつその組成がＡｌzＧａ(1-z)Ｎ（０＜ｚ＜１）とされたｎ−ＡｌＧａＮクラッド層がさらに介在している、請求項４または５に記載の半導体発光素子。
【請求項７】
上記ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層は、その組成がＡｌzＧａ(1-z)Ｎ（ｚ≧０．０５）とされている、請求項６に記載の半導体発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩｎＧａＮを含む活性層を有する半導体発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
青色光などの比較的短波長の光を発する半導体発光素子として、ＩｎＧａＮを含む活性層を有する構成が知られている（たとえば特許文献１）。図７は、そのような半導体発光素子の一例を示している。同図に示された半導体発光素子Ｘは、基板９１上にｎ−ＧａＮ層９２、活性層９４、ｐ−ＧａＮ層９６が積層された構造とされている。ｎ−ＧａＮ層９２には、ｎ側電極９２ａが形成されている。ｐ−ＧａＮ層９６には、絶縁層９７の開孔を貫通するｐ側電極９６ａが形成されている。活性層９４は、ともにＩｎＧａＮを含む井戸層とバリア層とが交互に積層された重量子井戸（Multiple Quantum Well:以下ＭＱＷ）構造とされている。
【０００３】
ｎ−ＧａＮ層９２と活性層９４との間には、ｎ−ＧａＮクラッド層９３ａ、ｎ−ＩｎＧａＮガイド層９３ｂ、およびｎ−ＡｌＧａＮストッパ層９３ｃが設けられている。一方、ｐ−ＧａＮ層９６と活性層９４との間には、ｐ−ＧａＮクラッド層９５ａ、ｐ−ＩｎＧａＮガイド層９５ｂ、およびｐ−ＡｌＧａＮストッパ層９５ｃが設けられている。活性層９４において電子と正孔とが再結合することにより発せられる光は、ｎ−ＧａＮクラッド層９３ａおよびｐ−ＧａＮクラッド層９５ａによって、おもに活性層９４とこれを挟むｎ−ＩｎＧａＮガイド層９３ｂおよびｐ−ＩｎＧａＮガイド層９５ｂとに閉じ込められる。これにより、半導体発光素子Ｘにおいては、活性層９４およびｎ−ＩｎＧａＮガイド層９３ｂ、ｐ−ＩｎＧａＮガイド層９５ｂから集中的に高輝度な光を出射することが指向されている。
【０００４】
しかしながら、ｐ−ＧａＮクラッド層９５ａ、およびｐ−ＡｌＧａＮストッパ層９５ｃは、これらを成膜する際の温度を１０５０℃程度とする必要がある。これらのｐ−ＧａＮクラッド層９５ａ、およびｐ−ＡｌＧａＮストッパ層９５ｃは、活性層９４を形成した後に形成される。このため、活性層９４が１０５０℃程度まで昇温されることとなる。活性層９４に含まれるＩｎは、１０００℃を超える温度に曝されると活性層９４から昇華してしまう。このようなことでは、活性層９４から青色光を適切に発することが阻害される。したがって、活性層９４を含む部分から集中的に高輝度な光を出射することが十分に行えない場合があった。
【０００５】
【特許文献１】特許第３７１７２５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、活性層を含む部分から厚さ方向と垂直な方向に向けて集中的に高輝度な光を出射可能な半導体発光素子を提供することをその課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によって提供される半導体発光素子は、基板と、上記基板上に積層されたｎ型半導体層、活性層、およびｐ型半導体層とを備えており、上記活性層には、ＩｎＧａＮが含まれている半導体発光素子であって、上記ｐ型半導体層は、その組成がＩｎxＧａ(1-x)Ｎ（０＜ｘ＜１）とされており、上記ｐ型半導体層と上記活性層とは、直接接していることを特徴としている。
【０００８】
このような構成によれば、上記ｐ型半導体層が、いわゆるガイド層およびクラッド層としての機能を発揮する。したがって、上記活性層からの光が上記ｐ型半導体層へと漏れることを抑制することができる。また、発明者の研究によれば、上記活性層からの光が上記ｎ型半導体層へと漏れることを抑制可能であることが分かった。さらに、上記半導体発光素子の製造工程においては、上記活性層を形成した後には、たとえばＧａＮやＡｌＧａＮなどからなる層を形成する必要が無い。これらの層を形成するために必要な成膜温度は概ね１，０５０℃程度である。本発明によれば、このような高温に上記活性層を曝すことがなく、上記活性層からＩｎが不当に昇華してしまうことを防止することができる。
【０００９】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記ｐ型半導体層のうち、上記活性層と接している面と反対側に位置する面には、ｐ側電極が形成されている。このような構成によれば、上記ｐ型半導体層は、いわゆるコンタクト層としての機能を発揮する。このため、コンタクト層として機能させるべき専用の層を、たとえばＧａＮなどを用いて形成する必要が無い。これは、上記活性層を高温に曝さないようにするのに有利である。
【００１０】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記ｐ型半導体層は、その組成がＩｎxＧａ(1-x)Ｎ（ｘ≧０．０２）とされている。このような構成によれば、上記ｐ型半導体層による光の閉じ込め効果を適切に発揮させることができる。
【００１１】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記活性層と上記ｎ型半導体層との間には、ｎ型不純物がドープされており、かつその組成がＩｎyＧａ(1-y)Ｎ（０＜ｙ＜１）とされたｎ−ＩｎＧａＮガイド層が介在している。このような構成によれば、上記活性層にキャリアである電子および正孔を適切に閉じ込めることが可能であり、上記活性層における発光効率を高めることができる。
【００１２】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記ｎ−ＩｎＧａＮガイド層は、その組成がＩｎyＧａ(1-y)Ｎ（ｙ≧０．０２）とされている。このような構成によれば、上記活性層からの光を、上記活性層および上記ｎ−ＩｎＧａＮガイド層に閉じ込めるのに適している。
【００１３】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記ｎ−ＩｎＧａＮガイド層と上記ｎ型半導体層との間には、ｎ型不純物がドープされており、かつその組成がＡｌzＧａ(1-z)Ｎ（０＜ｚ＜１）とされたｎ−ＡｌＧａＮクラッド層がさらに介在している。このような構成によれば、上記活性層からの光を上記活性層および上記ｎ−ＩｎＧａＮガイド層に閉じ込める効果を高めるのに適している。
【００１４】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層は、その組成がＡｌzＧａ(1-z)Ｎ（ｚ≧０．０５）とされている。このような構成によれば、上記光の閉じ込め効果をさらに高めることができる。
【００１５】
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。
【００１７】
図１は、本発明に係る半導体発光素子の一例を示している。本実施形態の半導体発光素子Ａは、基板１、ｎ−ＧａＮ層２、ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層３、ｎ−ＩｎＧａＮガイド層４、活性層５、およびｐ−ＩｎＧａＮ層６を備えている。半導体発光素子Ａは、おもに活性層５からその厚さ方向と直角である図中左右方向に向けて青色光を出射することにより、たとえばその直径が数十μｍ程度であるスポット光を照射可能とされている。このような半導体発光素子Ａは、たとえば、ヘッドアップディスプレイやレーザプリンタの光源として用いられる。
【００１８】
基板１は、たとえばサファイア製であり、ｎ−ＧａＮ層２、活性層５、およびｐ−ＩｎＧａＮ層６などを支持するためのものである。基板１は、その厚さがたとえば３００〜５００μｍ程度とされている。
【００１９】
ｎ−ＧａＮ層２は、ＧａＮにＳｉがドープされた層であり、本発明で言うｎ型半導体層の一例である。本発明においては、ｎ型半導体層は、ｎ−ＧａＮ層２のように基板１上に直接形成されたもののほかに、たとえば格子歪を緩和するためのＡｌＮ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ等からなるバッファ層を介して基板１に間接的に支持されたものを含む概念である。ｎ−ＧａＮ層２は、その厚さが３〜６ｎｍ程度とされる。ｎ−ＧａＮ層２は、厚さが比較的厚い厚肉部分と、厚さが比較的薄い薄肉部分とを有している。この薄肉部分には、ｎ側電極２ａが形成されている。
【００２０】
ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層３は、ｎ−ＧａＮ層２上に形成されており、活性層５からの光がｎ−ＧａＮ層２側へと漏れることを抑制する、いわゆる光の閉じ込め効果を発揮するための層である。ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層３は、その組成がＡｌzＧａ(1-z)Ｎ（０＜ｚ＜１）で表されるものであり、たとえばＳｉがドープされることにより、ｎ型半導体とされている。ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層３の光の閉じ込め効果を適切に発揮させるには、Ａｌ濃度を５％以上とすることが好ましい。また、その厚さを１．２μｍ以下とすることが好ましい。
【００２１】
ｎ−ＩｎＧａＮガイド層４は、ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層３と活性層５との間に形成されており、活性層５にキャリアである電子および正孔を閉じ込めるための層である。このキャリアの閉じ込め効果により、活性層５において電子と正孔との再結合の効率が高められる。ｎ−ＩｎＧａＮガイド層４は、その組成がＩｎyＧａ(1-y)Ｎ（０＜ｙ＜１）で表されるものであり、たとえばＳｉがドープされることにより、ｎ型半導体とされている。ｎ−ＩｎＧａＮガイド層４のキャリアの閉じ込め効果を適切に発揮させるには、Ｉｎ濃度を２％以上とすることが好ましい。
【００２２】
活性層５は、ＩｎＧａＮを含むＭＱＷ構造とされた層であり、電子と正孔とが再結合することにより発せられる光を増幅させるための層である。活性層５は、複数のＩｎＧａＮ層と複数のＧａＮ層とが交互に積層されている。上記ＩｎＧａＮ層は、Ｉｎの組成比が１５％程度とされることにより、ｎ−ＧａＮ層２よりもバンドギャップが小とされており、活性層５の井戸層を構成している。上記ＧａＮ層は、活性層５のバリア層を形成している。本実施形態においては、活性層５は、上記複数のＩｎＧａＮ層と複数のＧａＮ層とが３〜７層ずつ積層されており、その厚さが５０〜１５０ｎｍ程度とされている。
【００２３】
ｐ−ＩｎＧａＮ層６は、ＩｎＧａＮにたとえばＭｇがドープされた層であり、本発明で言うｐ型半導体層の一例である。ｐ−ＩｎＧａＮ層６は、その組成がＩｎxＧａ(1-x)Ｎ（０＜ｘ＜１）で表される。ｐ−ＩｎＧａＮ層６は、活性層５と直接接しており、活性層５のｐ側においていわゆるガイド層およびクラッド層としての機能を発揮するものとされている。このような機能を適切に発揮させるには、ｐ−ＩｎＧａＮ層６を、そのＩｎ濃度が２％以上とすることが好ましい。また、その厚さを０．２〜２．０μｍとすることが好ましい。ｐ−ＩｎＧａＮ層６上には、絶縁層７が形成されている。絶縁層７は、たとえばＳｉＯ2などの絶縁性材料からなる。絶縁層７には、開孔が設けられている。この開孔を通してｐ−ＩｎＧａＮ層６と接するｐ側電極６ａが形成されている。すなわち、ｐ−ＩｎＧａＮ層６は、ｐ側のコンタクト層としての機能も発揮する。
【００２４】
次に、半導体発光素子Ａの作用について説明する。
【００２５】
本実施形態によれば、半導体発光素子Ａを形成する際に、活性層５を形成した後には、ＧａＮまたはＡｌＧａＮからなる層を形成することがない。ＧａＮまたはＡｌＧａＮからなる層をたとえばＭＯＣＶＤ法によって形成するには、その成膜温度を１，０５０℃程度とすることが必要である。一方、ＩｎＧａＮからなるｐ−ＩｎＧａＮ層６を形成するには、成膜温度を７００〜８００℃程度とすれば十分である。このため、活性層５が１，０００℃以上の高温に曝されることを回避可能であり、活性層５に含まれるＩｎが昇華してしまうおそれがない。したがって、活性層５からの青色光の発光効率を高めることが可能であり、半導体発光素子Ａの高輝度化を図ることができる。
【００２６】
また、ｐ−ＩｎＧａＮ層６のＩｎ濃度を２％以上とすれば、後述するように活性層５からの光がｎ−ＧａＮ層２などに不当に漏れることを抑制することが可能であることが発明者の研究によって明らかになった。これにより、半導体発光素子Ａの側面のうち活性層５が露出する部分である狭小な部分から集中的に青色光を出射することが可能である。したがって、半導体発光素子Ａは、たとえばその直径が数十μｍ程度であるスポット光を出射する構成とすることが可能であり、ヘッドアップディスプレイやレーザプリンタの光源として用いるのに適している。また、光の閉じ込め効果をさらに高めるためには、ｐ−ＩｎＧａＮ層６の厚さを、０．２〜２．０μｍとすることが好ましい。
【００２７】
ｎ−ＩｎＧａＮガイド層４を備えることにより、キャリアである電子および正孔を活性層５に適切に閉じ込めることができる。これにより、活性層５における再結合による発光効率を高めることが可能である。また、後述するように、ｎ−ＩｎＧａＮガイド層４のＩｎ濃度を２％以上とすれば、活性層５からの光がｎ−ＧａＮ層２などに不当に漏れることを防止することができる。
【００２８】
ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層３を備えることにより、活性層５からの光がｎ−ＧａＮ層２へと漏れ出すことを抑制することができる。この光の閉じ込め効果は、後述するように、ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層３のＡｌ濃度が５％以上である場合に、特に好適に発揮される。また、ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層３の厚さは、１．２μｍ以下とすることが、ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層３にひび割れが発生することを防止するのに有利である。
【００２９】
ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層３およびｎ−ＩｎＧａＮガイド層４は、活性層５よりも基板１寄りに配置されている。このため、半導体発光素子Ａを製造する際には、ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層３およびｎ−ＩｎＧａＮガイド層４を形成した後に活性層５を形成すればよい。したがって、ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層３およびｎ−ＩｎＧａＮガイド層４を形成するために必要とされる１，０５０℃といった比較的高温の成膜温度に活性層５が曝されることが無い。
【実施例】
【００３０】
以下に、半導体発光素子Ａの実施例について説明する。
【００３１】
まず、ｐ−ＩｎＧａＮ層６の組成が互いに異なる実施例１〜３と、これらと比較するための比較例１とを作製した。実施例１〜３は、以下の手順によって作製した。まず、サファイアからなる基板１を用意した。この基板１をＭＯＣＶＤ法用の成膜室内に導入し、成膜室内の温度である成膜温度を１，１００℃とした。次にＨ2ガスとＮ2ガスとを上記成膜室内に流すことにより、基板１を洗浄する。次に成膜温度を１，０６０℃とした状態で、ＮＨ3ガス、Ｈ2ガス、Ｎ2ガス、およびトリメチルガリウム（以下、ＴＭＧ）ガスを上記成膜室内に供給した。この際、ｎ型のドーパントであるＳｉのドープを行うためにＳｉＨ4ガスを同時に供給した。これにより、基板１上にｎ−ＧａＮ層２を形成した。ｎ−ＧａＮ層２の厚さは、１μｍとした。
【００３２】
次に、ｎ−ＧａＮ層２上にｎ−ＡｌＧａＮクラッド層３およびｎ−ＩｎＧａＮガイド層４をＭＯＣＶＤ法により形成した。このときの成膜温度は、１，０５０℃程度とした。ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層３を形成する際には、ＮＨ3ガス、Ｈ2ガス、Ｎ2ガス、およびＴＭＧガスに加えて、Ａｌ供給源としてのトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）ガスを供給した。ｎ−ＩｎＧａＮガイド層４を形成する際には、ＮＨ3ガス、Ｈ2ガス、Ｎ2ガス、およびＴＭＧガスに加えて、Ｉｎ供給源としてのトリメチルインジウム（以下、ＴＭＩｎ）ガスを供給した。ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層３およびｎ−ＩｎＧａＮガイド層４の厚さは、それぞれ１．２μｍ、０．１μｍとした。
【００３３】
次に、成膜温度を約７６０℃とした状態で、ＮＨ3ガス、Ｈ2ガス、Ｎ2ガス、ＴＥＧガスおよびＴＭＩｎガスを上記成膜室内に供給した。これにより、Ｉｎの組成比が１５％程度である井戸層としてのＩｎＧａＮ層を形成した。また、ＮＨ3ガス、Ｈ2ガス、Ｎ2ガス、およびＴＭＧガスを供給した。これにより、バリア層としてのＧａＮ層を形成した。そして、井戸層としてのＩｎＧａＮ層およびバリア層としてのＧａＮ層の形成を交互に行った。それぞれの層を３〜７層程度形成することにより、ＭＱＷ構造を有する活性層５を形成した。活性層５の厚さは、０．０５μｍとした。
【００３４】
次に、成膜温度を７００〜８００℃とした状態で、ＮＨ3ガス、Ｎ2ガス、ＴＥＧガスおよびトリメチルインジウム（以下、ＴＭＩｎ）ガスを上記成膜室内に供給した。また、ｐ型のドーパントであるＭｇのドープを行うために、Ｃｐ2Ｍｇガスを同時に供給した。これにより、ｐ−ＩｎＧａＮ層６を形成した。この際、実施例１、実施例２、実施例３においては、成膜温度を、８９０℃、８７０℃、８５０℃とすることにより、Ｉｎの濃度をそれぞれ１％、２％、３％とした。いずれの実施例においても、ｐ−ＩｎＧａＮ層６の厚さは、０．５μｍとした。ｐ−ＩｎＧａＮ層６上にＳｉＯ2の薄膜を形成し、この薄膜に対してパターニングを施すことにより、絶縁層７を形成した。そして、ｐ側電極６ａおよびｎ側電極２ａを形成した。
【００３５】
一方、比較例１の形成においては、上述したｐ−ＩｎＧａＮ層６に代えて、成膜温度を１，０５０℃とした状態でＮＨ3ガス、Ｈ2ガス、Ｎ2ガス、ＴＭＧガス、およびＣｐ2Ｍｇガスを供給することにより、ｐ−ＧａＮ層を形成した。
【００３６】
図２は、実施例１〜３と比較例１との側面から出射する光の輝度分布シミュレーション結果を示している。分布図のグレースケールは、相対的な輝度によって明度が異なるものとして示されている。本図においては、明度が低い部分ほど出射する光の輝度が高いことを意味している。比較例１および実施例１~３のいずれの結果においても、活性層５から最も輝度が高い光が出射されている。そして、比較例１においては、活性層５だけではなく、ｎ−ＩｎＧａＮガイド層４、ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層３、およびｎ−ＧａＮ層２からも比較的高輝度な光が出射している。これは、活性層５およびｎ−ＩｎＧａＮガイド層４に閉じ込められるべき光が、ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層３およびｎ−ＧａＮ層２へと漏れていることを意味する。これに対し、実施例１~３においては、ｐ−ＩｎＧａＮ層６のＩｎ濃度が大きくなるほど、特にｎ−ＧａＮ層２から出射される光の輝度が低下していることが分かる。
【００３７】
ｎ−ＧａＮ層２からの出射される光の輝度が低下している理由は、ｐ−ＩｎＧａＮ層６のＩｎ濃度を高めることにより、ｐ−ＩｎＧａＮ層６がｐ側のガイド層およびクラッド層として機能した結果、活性層５およびｎ−ＩｎＧａＮガイド層４へと光を閉じ込める効果が向上したためと考えられる。この結果から、半導体発光素子Ａの側面からその直径がたとえば数十μｍ程度であるスポット光を出射するには、Ｉｎの濃度としては２％以上であることが望ましいことが分かった。また、実際に作製された実施例１~３の活性層５は、その製造工程において、１，０００℃以上の高温に曝されていないため、Ｉｎが不当に昇華するといったことも無かった。比較例１においては、活性層５においてＩｎの昇華によるＩｎ濃度の部分的な低下が見られた。
【００３８】
次に、ｎ−ＩｎＧａＮガイド層４の組成が互いに異なる実施例４〜１０と、これらと比較するための比較例２とを作製した。実施例４〜１０を作製した手順は、ｎ−ＩｎＧａＮガイド層４のＩｎ濃度を適宜調整した以外は、上述した実施例１〜３を作製する手順と同様である。実施例４〜１０においては、ｎ−ＩｎＧａＮガイド層４に含まれるＩｎの濃度をそれぞれ１％、２％，３％，４％，５％，６％，２３％とした。ｎ−ＩｎＧａＮガイド層４を形成する際のＩｎ濃度の調整は、実施例４〜１０を作製する際の成膜温度をそれぞれ８９０℃、８７０℃、８５０℃、８３０℃、８１０℃、７９０℃、７１０℃とすることによって行った。比較例２においては、ｎ−ＩｎＧａＮガイド層４に含まれるＩｎの濃度を比較のために０％とした。なお、実施例４〜１０および比較例２においては、ｐ−ＩｎＧａＮ層６のＩｎ濃度を３％とした。
【００３９】
図３および図４は、比較例２と実施例４〜１０との側面から出射する光の輝度分布シミュレーション結果を示している。これらの図においては、原則として明度が高い部分ほど、出射する光の輝度が高いことを意味している。例外として、発光層５の図中左端付近に見られる、比較的高明度である部分に囲われた比較的低明度な部分は、もっとも輝度が高い部分を表している。これらの図に示すように、比較例２においては、活性層５だけでなく、ｎ−ＧａＮ層２の中央付近からも比較的高輝度な光が出射している。一方、実施例４〜１０においては、ｎ−ＩｎＧａＮガイド層４のＩｎ濃度が高くなるほど、活性層５への光の閉じ込め効果が向上していることが分かる。特に、Ｉｎ濃度が２％以上では、ｎ−ＧａＮ層２からの光の出射はほとんど認められない。
【００４０】
次に、ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層３の組成が互いに異なる実施例１１〜１４と、これらと比較するための比較例３とを作製した。実施例１１〜１４を作製した手順は、ｎ−ＡｌＧａＮガイド層３のＡｌ濃度を適宜調整した以外は、上述した実施例１〜３を作製する手順と同様である。実施例１１〜１４においては、ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層３に含まれるＡｌの濃度をそれぞれ４％、５％，６％，７％とした。ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層３を形成する際のＡｌ濃度の調整は、実施例１１〜１４を作製する際のＴＭＡガスの流量をそれぞれ１０ｓｃｃｍ、１３ｓｃｃｍ、１６ｓｃｃｍ、１９ｓｃｃｍとすることによって行った。比較例３においては、ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層３に代えてｎ−ＧａＮ層Ｂを形成した。なお、実施例１１〜１４および比較例３においては、ｐ−ＩｎＧａＮ層６のＩｎ濃度を３％とした。
【００４１】
図５および図６は、比較例３と実施例１１〜１４との側面から出射する光の輝度分布シミュレーション結果を示している。これらの図においては、原則として明度が高い部分ほど、出射する光の輝度が高いことを意味している。例外として、発光層５の図中左端付近に見られる、比較的高明度である部分に囲われた比較的低明度な部分は、もっとも輝度が高い部分を表している。本図に示すように、比較例３においては、活性層５だけでなく、
ｎ−ＧａＮ層Ｂおよびｎ−ＧａＮ層２にも広く光が漏れ出している。一方、実施例１１〜１４においては、ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層３のＡｌ濃度が高くなるほど、活性層５への光の閉じ込め効果が向上していることが分かる。特に、Ｉｎ濃度が５％以上では、ｎ−ＧａＮ層２からの光の出射を効果的に抑制できていることが分かる。
【００４２】
本発明に係る半導体発光素子は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る半導体発光素子の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。
【００４３】
活性層は、ＩｎＧａＮ層とＧａＮ層との組み合わせに代えて、互いのＩｎ組成比が異なる２種類のＩｎＧａＮ層を交互に積層させた構成としても良い。また、本発明で言う活性層は、ＭＱＷ構造に限定されない。本発明に係る半導体発光素子は、青色および緑色光のほかに白色光など、様々な波長の光を発する構成とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明に係る半導体発光素子の一例を示す断面図である。
【図２】実施例１〜３と比較例１との輝度分布を示す図である。
【図３】比較例２と実施例４〜６との輝度分布を示す図である。
【図４】実施例７〜１０の輝度分布を示す図である。
【図５】比較例３の輝度分布を示す図である。
【図６】実施例１１〜１４の輝度分布を示す図である。
【図７】従来の半導体発光素子の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
Ａ      半導体発光素子
１      基板
２      ｎ−ＩｎＧａＮ層（ｎ型半導体層）
２ａ    ｎ側電極
３      ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層
４      ｎ−ＩｎＧａＮガイド層
５      活性層
６      ｐ−ＩｎＧａＮ層（ｐ型半導体層）
６ａ    ｐ側電極
【図１】
2007258528.tif 000003
【図７】
2007258528.tif 000004
【図２】
2007258528.tif 000005
【図３】
2007258528.tif 000006
【図４】
2007258528.tif 000007
【図５】
2007258528.tif 000008
【図６】
2007258528.tif 000009